重催裂解技术实现多产丙烯目标

　　[中国石化新闻网2015-09-28]基础研究是自主创新的源泉，是应用研究与技术转化的先导。“重油催化裂解生成丙烯的分子反应化学的基础研究”项目既是对重质油催化裂解生成丙烯反应规律的探索，又涉及炼油行业关键共性技术的前沿科学问题。正是得益于石油化工科学研究院多年来在基础研究方面的积淀与升华，该项目才能在较短时间内取得突破性进展，并获得集团公司前瞻性基础性研究科学奖一等奖。
　　攻克重质油催化裂解生产丙烯难关
　　丙烯是重要的有机化工原料，近年来，全球丙烯需求年增长率持续攀升，利用重质油催化裂解生产丙烯已成为油化结合技术领域的国际竞争焦点。石科院开发的重油催化裂解（DCC）技术是世界上第一项实现工业化、多产丙烯的催化裂化技术，各项指标达到国际领先水平，在国内丙烯生产中作用突出，先后成功推广到泰国、印度和沙特。
　　尽管DCC技术的丙烯产率远超国际同类技术，但原料劣质化、生产过程清洁化，以及丙烯生产多元化，也使DCC技术面临的挑战和竞争日益加剧，在多产丙烯的同时，存在副产物增加、轻质油质量变差等问题。
　　创新是唯一的出路，导向型应用基础研究是自主创新的源泉。石科院催化裂化基础研究课题组提出，技术创新要开放化和单元化，在技术构思上集思广益，单元化技术要逐一攻坚突破，最后构建系统的知识网络。
　　经过多年的不懈努力，一系列反应化学理论的脉络渐渐清晰明朗，课题组成员对烃类链引发反应、原料油一次裂解反应、中间馏分二次裂解反应、丙烯再转化反应等的认识不断加深，最终形成完整的重油催化裂解生成丙烯的分子反应化学。这些基础研究形成的新知识储备是石科院人开发新一代技术的科学资本，通过从新知识储备中不断提取“资本”并巧妙组合，新技术、新工艺、新流程的创新构思喷涌而出，催生出催化热裂解（CPP）和生产清洁汽油并增产丙烯的催化裂化（CGP）等多项重大创新成果。
　　分子模拟与化学试验结合，揭示重油催化裂解生成丙烯的本质
　　以往的研发大多建立在试错的基础上，虽知其然但不知其所以然。为了揭示重油催化裂解生成丙烯的本质，课题组在石科院院长龙军的倡导和布局下，采用分子水平计算模拟和化学试验结合的方式，研究重油复杂反应体系烃类化合物的分子水平定向催化转化规律，结合产物性能与分子组成关系研究结果，深化对重油复杂体系制烯烃的分子催化反应理论的认识，由此产生创新性技术思路。
　　DCC技术多产丙烯的同时，干气明显增加。这是必然还是巧合？长期以来，干气产生的原因一直归因于烃类在催化裂化过程中的热裂化反应。但这一认识很难对科研过程中的一些异常现象给予合理解释。科研人员由此大胆提出干气的生成是催化裂化反应本质所在，在实验室以系列探针分子和大庆VGO的化学反应试验为基础，辅以分子模拟方法，从催化裂化链反应的基元反应入手，经多方论证，终于揭示了催化裂化生成干气的反应化学原因及正碳离子中间体生成与转化反应对丙烯生成的影响机制与调控。凭借新认识，他们从根本上提出了增产丙烯、减少干气生成的技术思路，并进行了工业验证。
　　多数研究者认为，丙烯是由重质烃类一次裂解生成的汽油馏分二次裂解间接生成，汽油馏分中的碳五～碳八烯烃是丙烯的前身物。作为该项目主要负责人之一，谢朝钢教授经常挂在嘴上的一句话是：“我们不缺干活儿的人，我们缺有想法的人。”所谓有想法，就是要敢于质疑现有理论知识。为了揭示丙烯前身物的问题，技术人员系统研究了不同转化深度下重油催化裂解反应过程主要反应产物的变化规律，意外发现重油一次裂解反应和中间产物二次裂解反应对丙烯生成均有重要贡献，由此提出丙烯重油一次裂解反应和中间产物汽油二次裂解反应结果的新认识。
　　科研人员从分子水平上考察不同烃类组分的催化裂解反应特性。他们认识到烃类分子结构与大小是影响重油催化裂解丙烯收率的重要因素，并形成通过实现多环芳烃选择性加氢与环烷烃开环裂化反应的集成，延伸丙烯原料来源的技术路线。
　　以分子催化理论指导多产丙烯的催化裂化技术优化
　　国内丙烯需求年增长率持续攀升，FCC装置已成为丙烯第二大来源。有关人员运用创新的理论知识，以分子催化理论为科学基础，指导多产丙烯的催化裂化技术优化与新技术开发，用于DCC、CPP和CGP等工业生产装置优化丙烯生产的技术改造，获得巨大的经济效益，也为同类装置的优化与改造提供了示范。
　　九江石化二催化（CGP）装置完成改造后，干气产率降低30%以上，焦炭产率降低7%以上，装置总液收率提高3.5个百分点，同时能耗大幅度降低。
　　重质油催化裂解生产丙烯的分子催化理论的突破性创新，也引发相关技术的持续创新。系列技术的工业化将驱动炼油企业的跨越式发展，引领传统炼油向炼化一体化转型。